不同密度下玉米茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.09.005

摘要/Abstract

摘要： 研究不同密度（ 52 500、67 500 、82 500、97 500、112 500株/hm²）下6个玉米品种茎秆抗倒伏相关性状的产量构成，明确不同茎秆性状对产量的贡献率，剖析耐密品种的茎秆结构特性，以期为玉米茎秆抗倒伏特性改良进而提高种植密度提供理论依据。结果表明，随着密度增加，不同玉米品种产量均先增加后降低，地上第3节和第4节穿刺强度、节间粗及株高均降低，穗位系数、地上第3节间和第4节间长粗比均增加，穗位高、穗下节间数、穗下节间长无一致性的变化规律。与52 500 株/hm²相比，67 500、82 500、97 500、112 500 株/hm²下株高降低1.41%~5.65%，穗位系数增加2.07%~8.63%，地上第3、4节平均穿刺强度降低4.25%~15.88%，地上第3、4节平均节间粗减少5.87%~14.27%，地上第3、4节平均节间长粗比增加7.73%~30.51%。相关性分析结果表明，地上第3节和第4节穿刺强度、地上第3节间和第4节间长粗比、穗位高、地上第4节间长、密度与产量呈极显著相关。通过不同密度条件下的产量变化建立不同玉米品种的产量曲线模型，筛选出高产品种秋乐368，鉴定出了每个品种的最适密度，仅有秋乐368既耐密又高产。不同密度条件下，茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析结果表明，地上第3、4节穿刺强度和节间长粗比是影响产量的较重要性状；地上第3节茎秆对密度因素的敏感性弱于地上第4节；在高密度条件下，第4节茎秆质量好坏对产量有更重要的影响。

关键词: 玉米, 密度, 产量构成, 模型, 茎秆性状, 抗倒伏

Abstract: The yield composition of stem lodging resistance related traits of six maize varieties under different densities（52 500，67 500，82 500，97 500，112 500 plants/ha）was studied，the contribution rates of different stalk traits to yield were determined，and the stem structure characteristics of density‑tolerant varieties were analyzed，so as to provide theoretical basis for improving stem lodging resistance characteristics of maize and thus increasing planting density.The results showed that with the increase of density，the yield of different maize varieties increased first and then decreased，the puncture resistance，diameter of the aboveground 3rd and 4th internodes and plant height all decreased，and ear position coefficient and the length‑diameter ratio of the aboveground 3rd and 4th internodes all increased，but there was no consistent change pattern in ear position height，number of internodes under the ear and length of internodes under the ear. Compared with 52 500 plants/ha，the plant height under 67 500，82500，97 500 and 112 500 plants/ha decreased by 1.41%—5.65%，ear position coefficient increased by 2.07%—8.63%，average puncture resistance of the aboveground 3rd and 4th internodes decreased by4.25%—15.88%，average internode diameter of the aboveground 3rd and 4th internodes decreased by5.87%—14.27%，and average length‑diameter ratio of the aboveground 3rd and 4th internodes increased by 7.73%—30.51%.The results of correlation analysis showed that the puncture resistance of the aboveground 3rd and 4th internodes，length‑diameter ratio of the aboveground 3rd and 4th internodes，ear height，length of the aboveground 4th internode and density were significantly correlated with yield.The yield curve models of different maize varieties were established through the yield changes under different density conditions，the high‑yielding variety Qiule 368 was selected，and the optimal density of each variety was identified.Only Qiule 368 was both density tolerant and high‑yielding.The results of yield composition analysis of stem lodging resistance traits under different density conditions showed that the puncture resistance and the length‑diameter ratio of 3rd and 4th internodes were more important traits affecting yield；The sensitivity of the aboveground 3rd internode to density factors was weaker than the aboveground 4th internode；Under the condition of high density，the quality of the aboveground 4th internode had more important influence on yield.

Key words: Maize, Density, Yield composition, Model, Stem traits, Lodging resistance

中图分类号:

S513

鲁晓民, 郭书磊, 张新, 魏良明, 张前进, 曹丽茹, 刘海静, 邓亚洲, 张震, 王振华. 不同密度下玉米茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 44-55.

LU Xiaomin, GUO Shulei, ZHANG Xin, WEI Liangming, ZHANG Qianjin, CAO Liru, LIU Haijing, DENG Yazhou, ZHANG Zhen, WANG Zhenhua. Analysis of Yield Composition of Stem Lodging Resistance Related Traits of Maize under Different Densities[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2023, 52(9): 44-55.

参考文献

［1］刘伟，吕鹏，苏凯，等.种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响［J］.应用生态学报，2010，21（7）：1737‑1743.
LIU W，LÜ P，SU K，et al.Effects of planting density on the grain yield and source‑sink characteristics of summer
maize［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2010，21（7）：1737‑1743.
［2］TOKATLIDIS I S，KOUTROUBAS S D.A review of maize hybrids’dependence on high plant populations and its implications for crop yield stability［J］.Field Crops Research，2004，88（2/3）：103‑114.
［3］陈艳，吴健，马海彬，等.不同栽培模式对夏玉米产量和资源利用效率的影响［J］.河南农业科学，2023，52（3）：36‑47.
CHEN Y，WU J，MA H B，et al.Effects of different cultivation modes on yield and resource utilization efficiency of summer maize［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2023，52（3）：36‑47.
［4］张书萍，赵海岩，刘晶，等.氮密互作对春玉米光合性能和产量的影响［J］.河南农业科学，2022，51（5）：23‑33.
ZHANG S P，ZHAO H Y，LIU J，et al.Effects of interaction between nitrogen and density on photosynthetic performance and yield of spring maize［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2022，51（5）：23‑33.
［5］曹改萍，董红建，侯波，等.密度对不同玉米品种产量及其构成因素的影响［J］.山西农业科学，2021，49（11）：1290‑1294.
CAO G P，DONG H J，HOU B，et al.Effects of density on yield and its components of different density‑tolerant
maize varieties［J］.Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2021，49（11）：1290‑1294.
［6］刘凯凯，李莹，祁泽伟，等.种植密度和行距对黑糯玉米产量及商品品质的影响［J］.山西农业科学，2021，49（4）：434‑439.
LIU K K，LI Y，QI Z W，et al.Effects of planting density and row spacing on yield and commercial quality of black waxy corn［J］.Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2021，49（4）：434‑439.
［7］李超，王吉，朱敏，等.增密条件下化控处理对春玉米光合特性、叶片衰老及产量的影响［J］.河南农业科学，2021，50（3）：33‑41.
LI C，WANG J，ZHU M，et al.Effect of chemical regulator on photosynthetic characteristics，leaf senescence and
yield of spring maize under density‑increasing condition［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2021，50（3）：33‑41.
［8］SEKHON R S，JOYNER C N，ACKERMAN A J，et al.Stalk bending strength is strongly associated with maize stalk lodging incidence across multiple environments［J］.Field Crops Research，2020，249：107737.
［9］DUVICK D.Genetic contributions to advances in yield of US maize［J］.Maydica，1992，37：69‑79.
［10］慈晓科，张世煌，谢振江，等.1970—2000年代玉米单交种的遗传产量增益分析方法的比较［J］.作物学报，2010，36（12）：2185‑2190.
CI X K，ZHANG S H，XIE Z J，et al.Comparison of analysis method of genetic yield gain for the single‑cross hybrids released during 1970s—2000s［J］.Acta Agronomica Sinica，2010，36（12）：2185‑2190.
［11］耿文杰，李宾，任佰朝，等.种植密度和喷施乙烯利对夏玉米木质素代谢和抗倒伏性能的调控［J］.中国农业科学，2022，55（2）：307‑319.
GENG W J，LI B，REN B Z，et al.Regulation mechanism of planting density and spraying ethephon on lignin metabolism and lodging resistance of summer maize［J］.Scientia Agricultura Sinica，2022，55（2）：307‑319.
［12］勾玲，黄建军，张宾，等.群体密度对玉米茎秆抗倒力学和农艺性状的影响［J］.作物学报，2007，33（10）：1688‑1695.
GOU L，HUANG J J，ZHANG B，et al.Effects of population density on stalk lodging resistant mechanism and agronomic characteristics of maize［J］.Acta Agronomica Sinica，2007，33（10）：1688‑1695.
［13］刘卫星，王晨阳，王强，等.不同玉米品种茎秆抗倒特性及其与产量的关系［J］.河南农业科学，2015，44（7）：17‑21.
LIU W X，WANG C Y，WANG Q，et al.Stalk lodging‑resistance property and its correlation with yield among different maize varieties［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2015，44（7）：17‑21.
［14］勾玲，黄建军，孙锐，等.玉米不同耐密植品种茎秆穿刺强度的变化特征［J］.农业工程学报，2010，26（11）：156‑162.
GOU L，HUANG J J，SUN R，et al.Variation characteristic of stalk penetration strength of maize with different density‑tolerance varieties ［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2010，26（11）：156‑162.
［15］刘魏魏，赵会杰，李红旗，等.密度、种植方式对夏玉米茎秆抗倒伏能力的影响［J］.河南农业科学，2011 ，40（8）：75‑78.
LIU W W，ZHAO H J，LI H Q，et al.Effects of planting densities and modes on stalk lodging resistance of summer maize［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2011，40（8）：75‑78.
［16］LI X P，ZHOU Z J，DING J Q，et al.Combined linkage and association mapping reveals QTL and candidate genes for plant and ear height in maize［J］.Frontiers in Plant Science，2016，7：833.
［17］吴思，周迎鑫，罗薇，等.不同栽培模式对夏玉米产量和抗倒性的影响［J］.河南农业科学，2023，52（4）：42‑50.
WU S，ZHOU Y X，LUO W，et al.Effects of cultivation patterns on yield and lodging resistance of summer maize［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2023，52（4）：42‑50.
［18］马栋，梁玉清，郑荣，等.化控措施下氮肥用量对玉米干物质积累、抗倒伏能力及产量的影响［J］.山西农业科学，2022，50（6）：830‑835.
MA D，LIANG Y Q，ZHENG R，et al.Effects of nitrogen fertilizer dosage on dry matter accumulation，lodging resistance，and yield of maize under chemical control measures［J］.Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2022，50（6）：830‑835.
［19］徐丽娜，安治良，陈士林，等.种植密度对玉米茎秆强度和穗部性状的影响［J］.河南农业科学，2023，52（8）：11‑17.
XU L N，AN Z L，CHEN S L，et al.Effect of planting density on stalk strength and ear characters of maize［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2023，52（8）：11‑17.
［20］杨德光，马德志，于乔乔，等.玉米倒伏的影响因素及抗倒伏性研究进展［J］.中国农业大学学报，2020，25（7）：28‑38.
YANG D G，MA D Z，YU Q Q，et al.Research progress on influencing factors of lodging and lodging resistance in maize［J］.Journal of China Agricultural University，2020，25（7）：28‑38.
［21］祁炳琴.种植密度对玉米茎秆解剖结构及结构性物质合成的影响［D］.石河子：石河子大学，2022.
QI B Q.Effects of planting density on the anatomical structure and synthesis of structural carbohydrate in maize stalk［D］.Shihezi：Shihezi University，2022.
［22］李文莹.密度对玉米倒伏相关性状及产量的影响［D］.长春：吉林大学，2018.
LI W Y.Effect of planting density on traits related to lodging and yield of maize［D］.Changchun：Jilin University，2018.
［23］王妍，张晓龙，石嘉丽，等.中国冬小麦主产区气候变化及其对小麦产量影响研究［J］.中国生态农业学报，2022，30（5）：723‑734.
WANG Y，ZHANG X L，SHI J L，et al.Climate change and its effect on winter wheat yield in the main winter wheat production areas of China［J］.Chinese Journal of Eco‑Agriculture，2022，30（5）：723‑734.
［24］宋小园，朱仲元，刘艳伟，等.通径分析在SPSS逐步线性回归中的实现［J］.干旱区研究，2016，33（1）：108‑113.
SONG X Y，ZHU Z Y，LIU Y W，et al.Application of path analysis in stepwise linear regression SPSS［J］.Arid Zone Research，2016，33（1）：108‑113.
［25］MARTIN S A，DARRAH L L，HIBBARD B E.Divergent selection for rind penetrometer resistance and its effects on European corn borer damage and stalk traits in corn［J］. Crop Science，2004，44（3）：711.
［26］高鑫，高聚林，于晓芳，等.高密植对不同类型玉米品种茎秆抗倒特性及产量的影响［J］.玉米科学，2012，20（4）：69‑73.
GAO X， GAO J L， YU X F， et al.Stalk lodging‑resistance characteristics and yield traits among different maize varieties under high close planting［J］.Journal of Maize Sciences，2012，20（4）：69‑73.
［27］肖金宝，王海琦，王佩，等.减源对密植夏玉米品种抗倒伏性能及产量的调控效应［J］.干旱地区农业研究，2022，40（5）：134‑145.
XIAO J B，WANG H Q，WANG P，et al.Regulating effects of leaf source reduction on lodging resistance and yield of summer maize varieties in dense planting［J］.Agricultural Research in the Arid Areas，2022，40（5）：134‑145.
［28］马晓君，路明远，邢春景，等.群体密度对夏玉米穗下茎秆性状及抗倒伏力学特性的影响［J］.玉米科学，2018，26（4）：118‑125.
MA X J，LU M Y，XING C J，et al.Effects of planting density on stalk and lodging‑resistance in summer maize［J］.Journal of Maize Sciences，2018，26（4）：118‑125.
［29］丰光，李妍妍，景希强，等.夏玉米根茎主要性状与倒伏性的关系研究［J］.河南农业科学，2010（11）：20‑22.
FENG G，LI Y Y，JING X Q，et al.Relationship of root and stalk characters with lodging resistance of summer maize［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2010（11）：20‑22.
［30］郑迎霞，陈杜，魏鹏程，等. 种植密度对贵州春玉米茎秆抗倒伏性能及籽粒产量的影响［J］.作物学报，2021，47（4）：738‑751.
ZHENG Y X，CHEN D，WEI P C，et al.Effects of planting density on lodging resistance and grain yield of spring maize stalks in Guizhou Province［J］.Acta Agronomica Sinica，2021，47（4）：738‑751.

[1]	李川, 张盼盼, 张美微, 牛军, 穆蔚林, 郭涵潇, 乔江方. 玉米花粉高温胁迫相关miRNA 的筛选及其靶基因分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 1-16.
[2]	王鹏, 李笃花, 张绍辉, 杨孟宁, 安红柳, 方守国, 邓清超, 郭灵芳, 章松柏. 玉米纹枯病菌中新减毒病毒RsHV4 的特征研究[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 92-100.
[3]	李东亚, 白涛, 香慧敏, 戴硕, 王震鲁, 陈珍. 基于RoBERTa 多特征融合的棉花病虫害命名实体识别[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 152-161.
[4]	曹丽茹, 梁小菡, 马晨晨, 叶飞宇, 庞芸芸, 李伟亚, 张新, 鲁晓民. 玉米逆境胁迫响应基因ZmTPR1 的表达和功能分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 12-21.
[5]	杨明达, 张素瑜, 李帅, 郑东方, 杨慎骄, 关小康, 王同朝. 不同播种灌溉方式对夏玉米出苗、干物质积累及转运和产量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 22-31.
[6]	谢世兴, 蒋超, 赵冰欣, 董晓旭, 栗慧, 卢海博, 赵海超, 刘松涛, 魏东, 黄智鸿. 冀西北寒旱区不同鲜食玉米品种秸秆饲用品质特性研究[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 32-40.
[7]	谢小文, 张心悦, 付家旭, 邵京, 温鹏飞, 王同朝, 卫丽. 干旱-复水处理下玉米差异表达bHLH基因的鉴定与分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 33-44.
[8]	崔承齐, 刘艳阳, 杜振伟, 武轲, 江晓林, 郑永战, 梅鸿献. 基于高密度遗传图谱的芝麻籽粒品质相关性状QTL 定位[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 66-77.
[9]	徐丽娜, 安治良, 陈士林, 张怀胜, 进茜宁, 王平喜. 种植密度对玉米茎秆强度和穗部性状的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 11-17.
[10]	豆丹丹, 孙建军, 王德新, 郭玉玺, 郭新海, 丁超明. 播期对早中稻产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 12-23.
[11]	范晓庆, 赵心月, 王钰文, 张靓瑶, 袁进成, 刘颖慧, 瓮巧云. 青贮玉米和饲用油菜间作对饲草作物产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 40-51.
[12]	付博, 杨永锋, 刘向真, 赵森森, 刘茂林, 贾国涛, 牛洋洋, 张坤芳, 于建军, 彭桂新, 姬小明. 基于近红外光谱的烤烟香型分类模型研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 163-171.
[13]	魏全全, 顾小凤, 芶久兰, 张萌, 饶勇, 肖华贵. 氮肥及有机物料配施对黄壤冬油菜-玉米轮作田土壤微生物群落的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 41-50.
[14]	朱教宁, 高莉, 张静璇, 李永平, 汤昀, 史向远, 王秀红. 不同沼液回流比对鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵性能的影响分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 70-80.
[15]	陈家鼎, 何蓉, 肖庆礼, 袁明, 谭奇忠, 彭奎, 魏硕, 李生春. 温度和含水率对烟叶热物理特性的影响及其预测模型建立[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 172-180.